CN110951102A - 一种阻燃级pc板及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃级PC板及其制备工艺，包括如下重量份的原料组分：聚碳酸酯88～98份，聚铝硅氧烷1～15份，阻燃剂4～8份，玻璃纤维2～4份，硅烷耦合剂0.1～0.3份，分散剂0.3～0.6份、润滑剂1～4份、增韧剂1～3份及负离子UV涂料36～42份，既能有效改善了PC板的阻燃性能，又能提高其具有良好的力学性能，提高PC板具有较好的阻燃性能，同时具有诱生、释放负氧离子功能，能通过自发电离作用、自发磁化作用、来分解空气中的甲醛和活性氧、还原空气中的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧、减少过多活性氧对人体的危害。

Description

一种阻燃级PC板及其制备工艺
技术领域
本发明涉及PC板技术领域，具体为一种阻燃级PC板及其制备工艺。
背景技术
PC板又叫聚碳酸酯板，卡普隆板。耐弱酸，是以聚碳酸酯为主要成分，采用共挤压技术CO-EXTRUSION而成的，显示PC板耐中性油，不耐强酸，不耐久，不耐碱，要加涂层UV才行。
由于采用卤系阻燃剂处理的材料在燃烧时会产生有害的卤素化合物，污染环境，因此，研究卤系阻燃剂的替代材料便成为阻燃领域的研究热点。目前，应用到PC的无卤阻燃剂主要有金属氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂等，在这方面已有不少专利报导，如美国专利US6451906和US6706825分别采用聚硅氧烷及聚硅氧烷与磺酸盐协同阻燃PC，中国专利CN1430643采用磷酸酯对PC实施阻燃处理。尽管在这些有关PC无卤阻燃的公开专利中PC材料获得了较好的阻燃性能，但是，在PC材料获得较好阻燃效果的同时，如何保持甚至改善其力学、加工性能上仍有改进的空间，同时抗UV性能差。
基于此，本发明设计了一种阻燃级PC板及其制备工艺，以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃级PC板及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阻燃级PC板，包括如下重量份的原料组分：
聚碳酸酯88～98份，聚铝硅氧烷1～15份，阻燃剂4～8份，玻璃纤维2～4份，硅烷耦合剂0.1～0.3份，分散剂0.3～0.6份、润滑剂1～4份、增韧剂1～3份及负离子UV涂料36～42份。
优选的，包括如下重量份的原料组分：聚碳酸酯88份，聚铝硅氧烷1份，阻燃剂4份，玻璃纤维2份，硅烷耦合剂0.1份，分散剂0.3份、润滑剂1份、增韧剂1份及负离子UV涂料36份。
优选的，包括如下重量份的原料组分：聚碳酸酯93份，聚铝硅氧烷8份，阻燃剂6份，玻璃纤维3份，硅烷耦合剂0.2份，分散剂0.4份、润滑剂2.5份、增韧剂2份及负离子UV涂料40份。
优选的，所述聚铝硅氧烷可按以下方法制备得到：
乙酸或盐酸溶于水中，加入硅烷，调节反应体系的pH值至1.5～5.5，所述硅烷与水的物质的量比为1：10～20，在50℃～90℃温度下搅拌水解20分钟～120分钟，生成硅醇，所得产物加入有机溶剂萃取后，移除水相，再在有机相中加入异丙醇铝或三乙醇铝，控制异丙醇铝或三乙醇铝的投料量与硅烷的物质的量之比为1：0.5～3，在60℃～130℃温度下反应2小时～10小时，反应结束后反应液减压蒸馏除去溶剂，制得所述聚铝硅氧烷。
优选的，所述的有机溶剂为己烷、庚烷、甲基戊烷、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述的阻燃剂由碳酸氢铵、磷酸二氢铵、甲基膦酸二甲酯、蒙脱土、季戊四醇按1：5：2：5：10组合而成。
优选的，所述负离子UV涂料组分和重量百分比含量为：
环氧丙烯酸酯20％、二缩三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA60％、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮5％、铌酸锂钾10％、电气石5％。
优选的，所述负离子UV涂料具体可通过以下方法制得：
按100份计算：称量二缩三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA60份，再准确称量环氧丙烯酸酯20份加入，并充分分散直至完全混合，再准确称量电气石5份，高速分散至完全混合，再准确称量2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮5份，铌酸锂钾10份，充分分散至完全溶解，并充分分散直至完全混合，所得即为负离子UV涂料。
一种阻燃级PC板的制备工艺，包括以下具体步骤：
S1：选取聚铝硅氧烷、硅烷偶联剂、阻燃剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～100um的粉体筛分出来，取一定量的高锰酸钾溶液和硝酸钠溶液混合，并用硫酸将pH调节到5.6，将粉体置于溶液中，静置0.5h，将粉体过滤出来，将过滤后的粉体用水洗涤后干燥，将干燥后的粉体在200～400℃下焙烧3h；
S2：将聚碳酸酯、玻璃纤维、分散剂、润滑剂和增韧剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～70um的粉体筛分出来；
S3：将步骤1和步骤2中的粉体进行充分混合，然后在熔炉中采用高温熔融法进行熔炼，熔炼温度1400～1700℃，熔炼时间2～3h；
S4：选择模具，将步骤3中的熔化后的混合液浇制在模具内进行成型；
S5：对浇制成型的PC板进行退火处理，退火温度为300～500℃，退火时间0.5～0.8h，将退火后的PC板冷却到室温，即可达到产品；
S6：将负离子UV涂料放入涂抹机浆罐中，用滚轮均匀的涂布在PC板上，涂层层厚度为0.3mm,工作温度110-120，并开启UV灯光照射，使负离子UV涂料固化成膜，形成负离子UV涂料膜层，即得成品阻燃级PC板；
S7：将步骤S6的成品阻燃级PC板进行性能测试。
优选的，所述性能测试包括在万能材料试验机上分别测试所述成品阻燃级PC板的拉伸强度、弯曲强度；在冲击试验机上测试成品阻燃级PC板的冲击强度；在XRW-300B型热变形、微卡软化点温度测定仪测试成品阻燃级PC板的维卡软化点温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、聚铝硅氧烷不仅能有效地阻止氧气、热量以及可燃性气体的传递，而且还能改善玻璃纤维与PC板中各组分的相容性，这样既能有效改善了PC板的阻燃性能，又能提高其具有良好的力学性能。
2、阻燃剂使阻燃性能更佳优越，同时，还用碳酸氢铵、磷酸二氢铵、甲基膦酸二甲酯去取代聚磷酸盐，不仅减少了聚磷酸盐的用量，还降低了对PC板力学性能的不利因素，并提高PC板具有较好的阻燃性能。
3、同时固化负离子UV涂料具有诱生、释放负氧离子功能，能通过自发电离作用、自发磁化作用、来分解空气中的甲醛和活性氧、还原空气中的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧、减少过多活性氧对人体的危害，而且色彩、图案的表现力更好，涂装过程方便，不需烘道烘烤，节省能量，对涂装基材的要求不高，应用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一、实施例二和实施例三与对比例的对比表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种阻燃级PC板，包括如下重量份的原料组分：
聚碳酸酯88份，聚铝硅氧烷1份，阻燃剂4份，玻璃纤维2份，硅烷耦合剂0.1份，分散剂0.3份、润滑剂1份、增韧剂1份及负离子UV涂料36份。
S1：选取聚铝硅氧烷、硅烷偶联剂、阻燃剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～100um的粉体筛分出来，取一定量的高锰酸钾溶液和硝酸钠溶液混合，并用硫酸将pH调节到5.6，将粉体置于溶液中，静置0.5h，将粉体过滤出来，将过滤后的粉体用水洗涤后干燥，将干燥后的粉体在200～400℃下焙烧3h；
S2：将聚碳酸酯、玻璃纤维、分散剂、润滑剂和增韧剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～70um的粉体筛分出来；
S3：将步骤1和步骤2中的粉体进行充分混合，然后在熔炉中采用高温熔融法进行熔炼，熔炼温度1400～1700℃，熔炼时间2～3h；
S4：选择模具，将步骤3中的熔化后的混合液浇制在模具内进行成型；
S5：对浇制成型的PC板进行退火处理，退火温度为300～500℃，退火时间0.5～0.8h，将退火后的PC板冷却到室温，即可达到产品；
S6：将负离子UV涂料放入涂抹机浆罐中，用滚轮均匀的涂布在PC板上，涂层层厚度为0.3mm,工作温度110-120，并开启UV灯光照射，使负离子UV涂料固化成膜，形成负离子UV涂料膜层，即得成品阻燃级PC板；
S7：将步骤S6的成品阻燃级PC板进行性能测试。
实施例二
一种阻燃级PC板，包括如下重量份的原料组分：
聚碳酸酯93份，聚铝硅氧烷8份，阻燃剂6份，玻璃纤维3份，硅烷耦合剂0.2份，分散剂0.4份、润滑剂2.5份、增韧剂2份及负离子UV涂料40份。
S1：选取聚铝硅氧烷、硅烷偶联剂、阻燃剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～100um的粉体筛分出来，取一定量的高锰酸钾溶液和硝酸钠溶液混合，并用硫酸将pH调节到5.6，将粉体置于溶液中，静置0.5h，将粉体过滤出来，将过滤后的粉体用水洗涤后干燥，将干燥后的粉体在200～400℃下焙烧3h；
S2：将聚碳酸酯、玻璃纤维、分散剂、润滑剂和增韧剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～70um的粉体筛分出来；
S3：将步骤1和步骤2中的粉体进行充分混合，然后在熔炉中采用高温熔融法进行熔炼，熔炼温度1400～1700℃，熔炼时间2～3h；
S4：选择模具，将步骤3中的熔化后的混合液浇制在模具内进行成型；
S5：对浇制成型的PC板进行退火处理，退火温度为300～500℃，退火时间0.5～0.8h，将退火后的PC板冷却到室温，即可达到产品；
S6：将负离子UV涂料放入涂抹机浆罐中，用滚轮均匀的涂布在PC板上，涂层层厚度为0.3mm,工作温度110-120，并开启UV灯光照射，使负离子UV涂料固化成膜，形成负离子UV涂料膜层，即得成品阻燃级PC板；
S7：将步骤S6的成品阻燃级PC板进行性能测试。
实施例三
一种阻燃级PC板，包括如下重量份的原料组分：
聚碳酸酯98份，聚铝硅氧烷15份，阻燃剂8份，玻璃纤维4份，硅烷耦合剂0.3份，分散剂0.6份、润滑剂4份、增韧剂3份及负离子UV涂料42份。
S1：选取聚铝硅氧烷、硅烷偶联剂、阻燃剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～100um的粉体筛分出来，取一定量的高锰酸钾溶液和硝酸钠溶液混合，并用硫酸将pH调节到5.6，将粉体置于溶液中，静置0.5h，将粉体过滤出来，将过滤后的粉体用水洗涤后干燥，将干燥后的粉体在200～400℃下焙烧3h；
S2：将聚碳酸酯、玻璃纤维、分散剂、润滑剂和增韧剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～70um的粉体筛分出来；
S3：将步骤1和步骤2中的粉体进行充分混合，然后在熔炉中采用高温熔融法进行熔炼，熔炼温度1400～1700℃，熔炼时间2～3h；
S4：选择模具，将步骤3中的熔化后的混合液浇制在模具内进行成型；
S5：对浇制成型的PC板进行退火处理，退火温度为300～500℃，退火时间0.5～0.8h，将退火后的PC板冷却到室温，即可达到产品；
S6：将负离子UV涂料放入涂抹机浆罐中，用滚轮均匀的涂布在PC板上，涂层层厚度为0.3mm,工作温度110-120，并开启UV灯光照射，使负离子UV涂料固化成膜，形成负离子UV涂料膜层，即得成品阻燃级PC板；
S7：将步骤S6的成品阻燃级PC板进行性能测试。
其中，聚铝硅氧烷可按以下方法制备得到：
乙酸或盐酸溶于水中，加入硅烷，调节反应体系的pH值至1.5～5.5，所述硅烷与水的物质的量比为1：10～20，在50℃～90℃温度下搅拌水解20分钟～120分钟，生成硅醇，所得产物加入有机溶剂萃取后，移除水相，再在有机相中加入异丙醇铝或三乙醇铝，控制异丙醇铝或三乙醇铝的投料量与硅烷的物质的量之比为1：0.5～3，在60℃～130℃温度下反应2小时～10小时，反应结束后反应液减压蒸馏除去溶剂，制得所述聚铝硅氧烷，有机溶剂为己烷、庚烷、甲基戊烷、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述阻燃剂由碳酸氢铵、磷酸二氢铵、甲基膦酸二甲酯、蒙脱土、季戊四醇按1：5：2：5：10组合而成。
其中，负离子UV涂料组分和重量百分比含量为：
环氧丙烯酸酯20％、二缩三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA60％、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮5％、铌酸锂钾10％、电气石5％。
负离子UV涂料具体可通过以下方法制得：
按100份计算：称量二缩三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA60份，再准确称量环氧丙烯酸酯20份加入，并充分分散直至完全混合，再准确称量电气石5份，高速分散至完全混合，再准确称量2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮5份，铌酸锂钾10份，充分分散至完全溶解，并充分分散直至完全混合，所得即为负离子UV涂料。
如图1所示，本发明对实施例一、实施例二、实施例三和对比例进行性能测试，性能测试包括在万能材料试验机上分别测试所述成品阻燃级PC板的拉伸强度、弯曲强度；在冲击试验机上测试成品阻燃级PC板的冲击强度；在XRW-300B型热变形、微卡软化点温度测定仪测试成品阻燃级PC板的维卡软化点温度。从图中可以看出：本发明所制备的阻燃级PC板相对于传统PC板，在拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和维卡软化点温度均有所提高，改善PC板的各项性能，是一种高效、环保、力学性能优良的PC板
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种阻燃级PC板，其特征在于：包括如下重量份的原料组分：
聚碳酸酯88～98份，聚铝硅氧烷1～15份，阻燃剂4～8份，玻璃纤维2～4份，硅烷耦合剂0.1～0.3份，分散剂0.3～0.6份、润滑剂1～4份、增韧剂1～3份及负离子UV涂料36～42份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃级PC板，其特征在于：包括如下重量份的原料组分：聚碳酸酯88份，聚铝硅氧烷1份，阻燃剂4份，玻璃纤维2份，硅烷耦合剂0.1份，分散剂0.3份、润滑剂1份、增韧剂1份及负离子UV涂料36份。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃级PC板，其特征在于：包括如下重量份的原料组分：聚碳酸酯93份，聚铝硅氧烷8份，阻燃剂6份，玻璃纤维3份，硅烷耦合剂0.2份，分散剂0.4份、润滑剂2.5份、增韧剂2份及负离子UV涂料40份。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃级PC板，其特征在于：所述聚铝硅氧烷可按以下方法制备得到：
乙酸或盐酸溶于水中，加入硅烷，调节反应体系的pH值至1.5～5.5，所述硅烷与水的物质的量比为1：10～20，在50℃～90℃温度下搅拌水解20分钟～120分钟，生成硅醇，所得产物加入有机溶剂萃取后，移除水相，再在有机相中加入异丙醇铝或三乙醇铝，控制异丙醇铝或三乙醇铝的投料量与硅烷的物质的量之比为1：0.5～3，在60℃～130℃温度下反应2小时～10小时，反应结束后反应液减压蒸馏除去溶剂，制得所述聚铝硅氧烷。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃级PC板，其特征在于：所述有机溶剂为己烷、庚烷、甲基戊烷、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃级PC板，其特征在于：所述阻燃剂由碳酸氢铵、磷酸二氢铵、甲基膦酸二甲酯、蒙脱土、季戊四醇按1：5：2：5：10组合而成。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃级PC板，其特征在于：所述负离子UV涂料组分和重量百分比含量为：
环氧丙烯酸酯20％、二缩三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA60％、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮5％、铌酸锂钾10％、电气石5％。
8.根据权利要求1所述的一种阻燃级PC板，其特征在于：所述负离子UV涂料具体可通过以下方法制得：
按100份计算：称量二缩三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA60份，再准确称量环氧丙烯酸酯20份加入，并充分分散直至完全混合，再准确称量电气石5份，高速分散至完全混合，再准确称量2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮5份，铌酸锂钾10份，充分分散至完全溶解，并充分分散直至完全混合，所得即为负离子UV涂料。
9.一种阻燃级PC板的制备工艺，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1：选取聚铝硅氧烷、硅烷偶联剂、阻燃剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～100um的粉体筛分出来，取一定量的高锰酸钾溶液和硝酸钠溶液混合，并用硫酸将pH调节到5.6，将粉体置于溶液中，静置0.5h，将粉体过滤出来，将过滤后的粉体用水洗涤后干燥，将干燥后的粉体在200～400℃下焙烧3h；
S2：将聚碳酸酯、玻璃纤维、分散剂、润滑剂和增韧剂的混合物通过研磨机进行研磨，得到粉体，通过筛分装置将研磨粒径为50～70um的粉体筛分出来；
S3：将步骤1和步骤2中的粉体进行充分混合，然后在熔炉中采用高温熔融法进行熔炼，熔炼温度1400～1700℃，熔炼时间2～3h；
S4：选择模具，将步骤3中的熔化后的混合液浇制在模具内进行成型；
S5：对浇制成型的PC板进行退火处理，退火温度为300～500℃，退火时间0.5～0.8h，将退火后的PC板冷却到室温，即可达到产品；
S6：将负离子UV涂料放入涂抹机浆罐中，用滚轮均匀的涂布在PC板上，涂层层厚度为0.3mm,工作温度110-120，并开启UV灯光照射，使负离子UV涂料固化成膜，形成负离子UV涂料膜层，即得成品阻燃级PC板；
S7：将步骤S6的成品阻燃级PC板进行性能测试。
10.根据权利要求1所述的一种阻燃级PC板的制备工艺，其特征在于：所述性能测试包括在万能材料试验机上分别测试所述成品阻燃级PC板的拉伸强度、弯曲强度；在冲击试验机上测试成品阻燃级PC板的冲击强度；在XRW-300B型热变形、微卡软化点温度测定仪测试成品阻燃级PC板的维卡软化点温度。
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